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第九章固体、液体和物态变化1固体情境导入课程目标家庭、学校或机关的门锁常用“碰锁”,然而,这种锁使用一段时间后,锁舌就会变涩而不易被碰入造成关门困难。这时,你可以用铅笔在锁舌上摩擦几下,碰锁便开关自如如初,并且可以持续几个月之久。你知道其中的道理吗?1.知道固体可分为晶体和非晶体,知道晶体和非晶体在外形上和物理性质上的区别,了解固体材料在生活、生产、科学研究等方面的应用。2.知道晶体可分为单晶体和多晶体,能说出单晶体与多晶体的区别。了解晶体的微观结构,知道晶体几何外形的规则性和物理性质的各向异性可以用晶体的微观结构来说明。一二一、晶体和非晶体1.固体可分为晶体和非晶体两类,其中石英、云母、明矾、食盐、硫酸铜、蔗糖、味精、雪花等是晶体,而玻璃、松香、蜂蜡、沥青、橡胶等是非晶体。2.晶体与非晶体的区别内容分类宏观外形物理性质非晶体没有确定的几何形状(1)没有确定的熔点;(2)物理性质上表现为各向同性晶体单晶体有天然规则的几何形状(1)有确定的熔点;(2)物理性质上表现为各向异性多晶体没有确定的几何形状(1)有确定的熔点;(2)物理性质上表现为各向同性一二思考中国古代文人对雪花情有独钟,有很多吟唱雪花的诗句,其中“雪花六出”常用来形容雪花的形状。雪花的形状是多种多样的(如图所示),可你知道为什么它总是规则的六边形吗?提示:因为雪花是晶体,所以有规则的几何外形。一二二、晶体的微观结构1.晶体的规则形状和特殊的物理性质是由它们的微观结构决定的。2.在各种晶体中,原子(或分子、离子)都是按照一定的规则排列的,具有空间上的周期性。3.有的物质在不同条件下可以形成不同的晶体,那是因为组成它们的微粒能够按照不同规则在空间分布,例如石墨和金刚石。4.同种物质也可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现,有些非晶体在一定条件下也可以转化为晶体,这说明物质是晶体还是非晶体,并不是绝对的。探究一探究二探究一晶体和非晶体●问题导引●1.“某球形固体物质,由于它具有规则的几何外形,所以它一定是单晶体”,这种说法对吗?为什么?提示:不对。单晶体规则的几何外形是天生的,而多晶体和非晶体也可以人为加工成规则的几何外形,所以物体外形是否规则不是判断其是否是单晶体的依据。2.某固体物质,若其各向导热性能不同,则该物质一定是单晶体吗?若其各向导热性能相同呢?提示:一定是单晶体;不一定是单晶体。这是因为只有单晶体才具有各向异性,但是单晶体具有各向异性的特性,仅是指某些物理性质,并不是所有的物理性质都是各向异性的。即某种物理性质上表现为各向同性的固体物质可能是非晶体、多晶体,也可能是单晶体。探究一探究二3.某固体物质,如果在熔化的过程中,温度保持不变,则该固体物质一定是晶体吗?提示:一定是,这是因为所有的晶体(无论是单晶体还是多晶体)都具有确定的熔点,而非晶体没有。探究一探究二●名师精讲●1.晶体与非晶体的区别晶体与非晶体的区别主要表现在有无确定的熔点,而不能靠是否有天然规则的几何形状辨别,因为虽然单晶体有天然规则的几何外形,但多晶体与非晶体一样都没有天然规则的几何外形。2.非晶体与多晶体间的比较(1)相同点:都没有天然规则外形,都具有各向同性的物理性质。(2)不同点:非晶体没有固定的熔点,多晶体有固定的熔点。3.单晶体与多晶体间的比较(1)相同点:都属于晶体,有固定的熔点。(2)不同点:单晶体有天然规则的外形,在某些物理性质上表现为各向异性。多晶体没有天然规则的外形,物理性质表现为各向同性。探究一探究二【例题1】关于晶体和非晶体,下列说法中正确的是()A.有规则几何外形的固体一定是晶体B.晶体在物理性质上一定是各向异性的C.非晶体不可能转化为晶体D.晶体有确定的熔点,非晶体没有确定的熔点解析:因为外形是否规则可以用人工的方法处理,所以选项A错误;多晶体在物理性质上是各向同性的,B项错误;实验证明非晶体在适当的条件下可以转化为晶体,C项错误;晶体与非晶体的区别表现在是否有确定的熔点,选项D正确。答案:D探究一探究二题后反思晶体与非晶体最本质的区别是晶体有确定的熔点,而非晶体没有。由于多晶体和非晶体都具有各向同性,都没有天然规则的几何外形,所以仅从各向同性或几何外形都不能断定某一固体是晶体还是非晶体。探究一探究二探究二晶体的微观结构●问题导引●我们知道,金刚石是自然界中硬度最大的物质,石墨却是松软的,它们都是由碳原子构成的,硬度为何差别如此大呢?提示:这是由于它们的微观结构不同造成的,金刚石是网状结构,原子间的作用力强,而石墨是层状结构,原子间的作用力弱。探究一探究二●名师精讲●1.对各向异性的微观解释如图所示是一平面上晶体物质微粒的排列情况,从图中可以看出,在沿不同方向所画的等长线段AB、AC、AD上物质微粒的数目不同。线段AB上物质微粒较多,线段AD上较少,线段AC上更少。正因为在不同方向上物质微粒的排列情况不同,才导致晶体在不同方向上物理性质不同。探究一探究二2.对单晶体各向异性的理解通常所说的物理性质包括弹性、硬度、导热性、导电性、光的折射等。单晶体的各向异性是指单晶体在不同方向上的物理性质不同,也就是沿不同方向去测试晶体的物理性能时测量结果不同。需要注意的是,单晶体具有各向异性,并不是说每一种单晶体都能在各种物理性质上表现出各向异性,例如云母、石膏晶体在导热性上表现出显著的各向异性——沿不同方向传热的快慢不同;方铅矿晶体只在导电性上表现出显著的各向异性——沿不同方向电阻率不同;立方体形的铜晶体只在弹性上表现出显著的各向异性——沿不同方向的弹性不同;方解石晶体只在光的折射上表现出显著的各向异性——沿不同方向的折射率不同。探究一探究二3.对晶体熔点的理解给晶体加热到一定温度时,一部分微粒有足够的动能,克服微粒间的作用力,离开平衡位置,使规则的排列被破坏,晶体开始熔化,熔化时晶体吸收的热量全部用来破坏规则的排列,温度不发生变化。4.对部分物质有几种晶体的解释部分物质有几种晶体,这是由于它们的物质微粒能够形成不同的晶体结构,例如碳原子按不同的结构排列可形成石墨和金刚石,二者在物理性质上有很大不同,白磷和红磷的化学成分相同,但白磷具有立方体结构,而红磷具有与石墨一样的层状结构。探究一探究二【例题2】关于石墨和金刚石的区别,下面说法正确的是()A.石墨和金刚石是同种物质微粒组成的空间结构相同的晶体B.金刚石晶体结构紧密,所以质地坚硬,石墨晶体是层状结构,所以质地松软C.石墨与金刚石是不同的物质微粒组成的不同晶体D.石墨导电,金刚石不导电是由于组成它们的化学元素不同解析:由化学知识知道,石墨和金刚石是碳的同素异构体,其化学性质相同。它们的分子的空间结构不同,石墨中的碳原子排列为层状结构,层与层之间距离很大,所以其质地松软;金刚石中的碳原子排列紧密,相互间作用力很强,所以其质地坚硬。显然A、C、D错误,B正确。答案:B探究一探究二题后反思同种物质可以生成空间结构不同的晶体,除了石墨与金刚石外,化学中的红磷和白磷也是同种化学成分,但白磷原子排列具有立方体结构,而红磷原子排列具有层状结构,它们组成的是不同物理性质的晶体。123451.有一固体,外形呈规则的六面体,则它()A.一定是晶体B.一定是多晶体C.一定是非晶体D.可能是晶体,也可能是非晶体解析:仅仅从外观并不能确切地判断晶体与非晶体。答案:D123452.(2013·塔城高二检测)某一物体具有各向异性,则下列判断中正确的是()A.该物体可能是非晶体B.该物体一定是晶体C.该物体一定是单晶体D.该物体不一定是单晶体解析:晶体分单晶体和多晶体,只有单晶体具有各向异性,故B、C正确。答案:BC123453.如图所示是两种不同物质的熔化曲线,根据曲线判断下列说法正确的是()A.甲是晶体B.乙是晶体C.甲是非晶体D.乙是非晶体解析:晶体在熔化过程中不断吸热,但温度却保持不变(熔点对应的温度);而非晶体没有确定的熔点,不断加热,非晶体先变软,然后熔化,温度却不断上升。因此甲对应的是晶体,乙对应的是非晶体。答案:AD123454.下列关于白磷和红磷的说法中,正确的是()A.它们是由不同的物质微粒组成的B.它们有不同的晶体结构C.它们具有相同的物理性质D.白磷的燃点低,红磷的燃点高解析:白磷和红磷都是由磷元素构成,故A错。白磷和红磷的微粒排列规律不同,构成了不同的晶体,在物理性质上有较大差别,如白磷的燃点比红磷的燃点低,故B、D对,C错。答案:BD123455.在下列物质中,属于晶体的是;属于非晶体的是;属于单晶体的是;属于多晶体的是。(填物质代号)A.玻璃B.雪花C.橡胶D.铁块E.单晶硅F.沥青解析:由课本易知,B、D、E为晶体,A、C、F为非晶体,B、E为单晶体,D为多晶体。答案:BDEACFBED